桥式可逆PWM变换器的仿真

一、Sinmulik仿真模型：
图1 simulink仿真模型
二、各模块参数设置：
1、模型中VT1/VD1~VT4/VD4是四个相同的带有续流电阻的IGBT开关元件，以VT1/VD1为例，其参数设置为下图所示：
图2 IGBT的参数设置
2、此仿真过程为一台直流并励电动机的启动过程。

电动机参数为U N=220V,n N=3000r/min,其他参数见以下电机模型参数设置，如图所示：
图3 电机模型参数设置
3、直流电源参数设置为如下图所示：
图4 电源参数设置
4、本模型中的四个IGBT用两个脉冲产生器触发产生脉冲，产生的两个脉冲互补，分别用来触发VT1、VT4和VT2、VT3；通过设置脉冲的占空比可以调制输出电压，图5是占空比为50%，幅值为1的脉冲。

图6是两个互补脉冲的波形。

图5 脉冲参数设置
图6 互补脉冲产生的波形
5、本次仿真中，负载转矩采用阶跃给定输入，图7是负载转矩为10N.m时的设置
图7 负载转矩输入设置
6、仿真参数设置如图8所示：
图8 仿真参数设置
7、谐波分析用powergui模块，分析时将示波器需要分析量的数据格式取为structure with time,这样的保存的数据可以用powergui模块分析，点击powergui模块，选择其中的FFT Analysis 功能，如图9所示：
图9 powergui模块界面
三、仿真结果：
（一）占空比为90％时对系统的分析;
1、在此种情况下，脉冲参数设置为图10所示，电机两端的输入电压及其平均值和有效值波形如图11所示，从上往下依次为电压瞬时值，电压平均值和电压有效值：
图10 脉冲参数设置
图11 电机两端的电压及其平均值和有效值波形
2、电动机带不同负载时的仿真结果：
①电动机所带负载为轻载时的情况如图12所示；
②电动机所带负载为适当负载时的情况如图13所示；
图13 电动机所带负载为适合负载时的波形③电动机所带负载为重载时的情况如图14所示；
（二）占空比为50％时对系统的分析;
1、在此种情况下，脉冲参数设置为图15所示，电机两端的输入电压及其平均值和有效值波形如图16所示，从上往下依次为电压瞬时值，电压平均值和电压有效值：
图15 脉冲参数设置
图16电机两端的电压及其平均值和有效值波形
2、电动机所带负载为不同情况下的仿真结果：
①电动机所带负载为轻载时的情况如图17所示；
图17 电动机所带负载为轻载时的波形
②电动机所带负载为适当负载时的情况如图18所示；
图18 电动机所带负载为适合载时的波形
③电动机所带负载为重载时的情况如图19所示；
图19 电动机所带负载为重载时的波形
（三）占空比为10％时对系统的分析;
1、在此种情况下，脉冲参数设置为图20所示，电机两端的输入电压及其平均值和有效值波形如图21所示，从上往下依次为电压瞬时值，电压平均值和电压有效值：
图20 脉冲参数设置
图21电机两端的电压及其平均值和有效值波形
2、电动机所带负载为不同情况下的仿真结果：
①电动机所带负载为轻载时的情况如图22所示；
图22 电动机所带负载为轻载时的波形
②电动机所带负载为适当负载时的情况如图23所示；
图23 电动机所带负载为适合负载时的波形③电动机所带负载为重载时的情况如图24所示：
图24 电动机所带负载为重载时的波形
四、结论分析：
占空比相同时，电枢电流，励磁电流和电磁转矩波形基本相同，对于转速，重载情况下，随着负载的增加，转速会逐渐减小，甚至出现反转。

占空比不同时，变换器输出电压即电动机两端的输入电压的瞬时电压波形和平均电压波形不同，但电压有效值波形相同；电枢电流，励磁电流和电磁转矩的波动情况不同，同种负载情况下速度的变化趋势类似。

在占空比为50%的时候，电枢电流和电磁转矩波形波动比较大。

当电机在适当负载情况下，随着转速的的上升，电枢电流减小，加载后电机转速略有下降，电枢电流增加，电磁转矩Te上升，Te与负载转矩TL*平衡时，转速稳定在3000r/min。

电机转矩与电枢电流的波形类似，因为电磁转矩正比于电枢电流，只是单位不同。

PSPICE仿真模型：
工程设计课程作业
题目：桥式可逆PWM变换器的仿真
姓名：尹健
学号：S1409W0483
班级：硕士8班。